CN107881487B - 一种边缘保护圈结构、反应室和化学气相沉积设备 - Google Patents

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Abstract

本专利提供一种边缘保护圈结构，适用于化学气相沉积设备中，所述化学气相沉积设备包括反应室和排气装置，所述反应室有一加热装置，所述加热装置顶部有用以放置圆晶的托盘，所述排气装置通过设置在所述反应室的排气口与所述反应室联通，其中，所述边缘保护圈环绕于所述加热装置与所述圆晶的周围；所述边缘保护圈设计包括第一部分和第二部分；有益效果：使用低吸热系数材料替换排气口位置的铝，减少该位置边缘保护圈的吸热，补偿由于抽气造成的局部热量损失，优化反应室内热量分布，从而改善氮化钛薄膜厚度的均一性的。

Description

一种边缘保护圈结构、反应室和化学气相沉积设备
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种适用化学气相沉积设备的边缘保护圈、反应室及化学气相沉积设备。
背景技术
氮化钛作为一种低电阻率、高化学稳定性的介质材料广泛应用于金属接触和层间通孔工艺中。在传统半导体制程中，通常使用钛(Ti)和氮化钛(TiN)薄膜来连接钨（W）栓与下层的硅化物（Ni-silicide）。氮化钛作为钨的阻挡/黏附层，既能阻挡钨的扩散，避免钨栓生成过程中的反应气体六氟化钨（WF6）与下层的钛膜反应形成缺陷（defect）；它与钨之间又有着良好的黏附性，能使得钨能够完全地粘连在接触孔上。
为了达到理想的阶梯覆盖性能，通常使用MOCVD（Metal Organic Chemical VaporDeposition，金属有机物化学气相沉积）的方法来生长阻挡/黏附层氮化钛膜。MOCVD是一种通过气体化学反应在衬底表面形成固体薄膜的工艺，此工艺对衬底的温度以及气体的浓度和输运速率非常敏感。氮化钛薄膜使用四次二甲基胺基钛（TDMAT）作为原料，通过受热分解生成氮化钛薄膜，反应区域微小的温度差异就会对生成的膜厚均一性产生影响。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种能补偿由于抽气造成的局部热量损失，优化反应室内热量分布，从而改善氮化钛薄膜厚度的均一性的边缘保护圈结构。本发明采用如下技术方案：
一种边缘保护圈结构，适用于化学气相沉积设备中，所述化学气相沉积设备包括反应室和排气装置，所述反应室有一加热装置，所述加热装置顶部有用以放置圆晶的托盘，所述排气装置通过设置在所述反应室的排气口与所述反应室联通，其中，所述边缘保护圈环绕于所述加热装置与所述圆晶的周围：
所述边缘保护圈结构包括第一部分和第二部分；
其中，所述第一部分为靠近所述排气口位置的部分。
其中，所述第二部分为所述边缘保护圈中除去所述第一部分后的剩余部分。
其中，所述第一部分与所述第二部分的连接方式为焊接连接。
其中，所述第一部分最左侧至最右侧的距离等于所述排气口的宽度。
其中，所述第一部分关于所述排气口中点与所述边缘保护圈圆心的连线左右对称。
其中，所述第一部分的材料为低吸热系数材料。
其中，所述低吸热系数材料为金属材料。
其中，所述金属材料为金、银、铁或不锈钢。
一种反应室，其中，包括如权利要求1~8中任一所述的边缘保护圈。
一种化学气相沉积设备，其中，包括上述任一所述的边缘保护圈。
有益效果：使用低吸热系数材料替换靠近抽气口位置的铝，减少该位置边缘保护圈的吸热，补偿由于抽气造成的局部热量损失，优化反应室内热量分布，改善氮化钛薄膜厚度的均一性。
附图说明
图1金属有机物化学气相沉积反应室的构造图；
图2为本发明一种适用化学气相沉积设备的边缘保护圈、反应室及化学气相沉积设备具体实施例中反应室的侧面示意图；
图3典型金属有机物化学气相沉积生成氮化钛薄膜的厚度；
图4本发明改良后反应室内的构造。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
在现有的设备中，反应室的排气口（Pump inlet）位于圆晶的平边（Notch）附近，抽气时会使附近气流流速更快，加速附近热量流失，造成该区域温度较低，使生长的氮化钛膜比起其他区域更薄，影响厚度均一性。反应室的边缘保护圈（Edge Ring）通常使用材料铝制造，环绕在加热装置（Heater）与圆晶的周围，用来防止氮化钛薄膜沉积到加热装置上。由于边缘保护圈紧贴在圆晶周围，氮化钛生长过程中，它自身会吸热，影响圆晶上的热量分布，从而影响氮化钛薄膜的均一性。
本发明的较佳的实施例中，提供一种边缘保护圈结构1，适用于化学气相沉积设备中，化学气相沉积设备包括反应室和排气装置5，反应室有一加热装置4，加热装置4顶部用以放置圆晶2，排气装置5通过设置在反应室的排气口与反应室联通，其中，边缘保护圈环绕于加热装置4与圆晶2的周围：
边缘保护圈结构包括第一部分10和第二部分11；
上述技术方案中，为了达到理想的阶梯覆盖性能，通常使用MOCVD（Metal OrganicChemical Vapor Deposition，金属有机化合物气相沉积）的方法来生长阻挡/黏附层氮化钛膜。化学气相沉积设备中包括具有反应室，反应室内设置有加热装置4，加热装置4上设置用于承载晶圆2的托盘3，工作时向反应室内充入反应气体TDMAT，同时加热装置4对晶圆2加热，使反应气体分解成氮化钛并沉积在晶圆2上形成氮化钛薄膜，反应过程中反应区域微小的温度差异就会对生成的膜厚产生影响。
通过对反应室内边缘保护圈结构1进行改良，使用低吸热系数材料替换靠近排气口位置的铝，减少该位置边缘保护圈的吸热，补偿排气口抽气造成的局部热量损失，优化了反应室内的热量分布，改善了淀积薄膜时的薄膜厚度均一性
在一个较佳的实施例中，第一部分10为靠近所述排气口位置的部分；第二部分11为所述边缘保护圈中除去第一部分10后的剩余部分。
在一个较佳的实施例中，第一部分10与第二部分11的连接方式为焊接连接。
在一个较佳的实施例中，第一部分10最左侧点与最右侧点的距离等于排气口的宽度。
在一个较佳的实施例中，第一部分10关于排气口中点与边缘保护圈圆心的连线左右对称。
上述技术方案中，边缘保护圈的第一部分10与排气口的宽度相同，可以更好地补偿因排气口抽气造成的局部热量损失。
在一个较佳的实施例中，第一部分10的材料可以为金、银、铁或不锈钢等低吸热系数金属材料。
本技术方案中，还包括一种反应室，该反应室使用上述的边缘保护圈。
本技术方案中，还包括一种化学气相沉积设备，该化学气相沉积设备使用上述的反应室。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种边缘保护圈结构，适用于化学气相沉积设备中，所述化学气相沉积设备包括反应室和排气装置，所述反应室有一加热装置，所述加热装置顶部有一用以放置圆晶的托盘，所述排气装置通过设置在所述反应室的排气口与所述反应室联通，其特征在于，所述边缘保护圈环绕于所述加热装置与所述圆晶的周围：
所述边缘保护圈结构包括第一部分和第二部分；
所述第一部分的吸热系数低于所述第二部分的吸热系数；
所述第一部分为靠近所述排气口位置的部分，所述第二部分为所述边缘保护圈中除去所述第一部分后的剩余部分。
2.如权利要求1所述的边缘保护圈结构，其特征在于，所述第一部分与所述第二部分的连接方式为焊接连接。
3.如权利要求1所述的边缘保护圈结构，其特征在于，所述第一部分最左侧至最右侧的距离等于所述排气口的宽度。
4.如权利要求1所述的边缘保护圈结构，其特征在于，所述第一部分关于所述排气口中点与所述边缘保护圈圆心的连线左右对称。
5.如权利要求1所述的边缘保护圈结构，其特征在于，所述第一部分的材料为金属材料。
6.如权利要求5所述的边缘保护圈结构，其特征在于，所述金属材料为金、银、铁或不锈钢。
7.一种反应室，其特征在于，包括如权利要求1～6中任一所述的边缘保护圈结构。
8.一种化学气相沉积设备，其特征在于，包括如权利要求7中所述的反应室。
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